MOS管开关时的米勒效应
一、MOSFET的开通过程
MOSFET的栅极驱动过程,可以简单的理解为驱动源对MOSFET的输入电容(主要是栅源极电容Cgs)的充放电过程,当给栅极施加驱动电压后,MOSFET开通过程会分为4个阶段,其中Vgs、Ig、Vds、Id之间的关系如下图:
t0-t1:Vgs快速上升,Ig逐渐降低。因为Vgs还没上升到MOSFET的开通电压,因此Id一直为0。
t1-t2:Vgs上升到Vgs(th),MOSFET开通,Id开始上升,Vds开始下降,MOSFET进入饱和区。
t2-t3:由于米勒效应,Vgs会持续一段时间不再上升,此时Id已经达到最大,而Vds还在继续下降,直到米勒电容充满电。Vgs在当前阶段会保持不变,形成一个电压平台,称为米勒平台。
t3-t4:米勒电容充满电,Vgs继续上升到外界驱动电压的值,此时MOSFET进入电阻区,Vds彻底降下来,开通结束。
二、米勒平台的形成
在MOS开通前,D极电压大于G极电压,则MOS寄生电容Cgd中就会储存着电荷。当MOS完全导通后G极电压又会大于D极电压,则Cgd中又会储存极性方向相反的电荷。因此在MOS管开通的过程中,会有一个时间段,G极的驱动电荷用于中和Cgd中的电荷,并继续灌入电荷使其中电荷的极性反向。这个时间段就是米勒平台形成的时间段。
三、米勒效应的影响与解决方法
米勒效应会严重增加MOS的开通损耗。因为它延长了MOS的开通时间。同时会降低MOS的开关速度。
解决方法:
1)、驱动电路在G级和S级之间加足够大的电容可以消除米勒效应。但此时开关时间会拖的很长。一般推荐值加0.1Ciess的电容。
2)、选择Cgd小的MOS,在MOS的手册中:
又根据公式:Ciss=Cgs+Cgd,Coss=Cds+Cgd,Crss=Cgd
可以得到Cgd。
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